Una supercomputadora de la NASA logró desarrollar una nueva visualización inmersiva que nos permite adentrarnos en el horizonte de sucesos de un agujero negro. A través de simulaciones detalladas, los científicos pueden estudiar cómo esta fuerza de la naturaleza afecta al universo real.
Jeremy Schnittman, astrofísico del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, comentó: "La gente suele preguntarse sobre esto, y simular estos procesos difíciles de imaginar nos ayuda a conectar las matemáticas de la relatividad con las consecuencias reales en el universo. Así que simulé dos escenarios: uno en el que una cámara, como si fuera un valiente astronauta, intentó cruzar el horizonte de sucesos y otro en el que no logró alcanzarlo y fue lanzada hacia atrás".
Las visualizaciones generadas están disponibles en diferentes formatos. Los videos explicativos actúan como guías turísticas, mientras que los videos de 360 grados permiten a los espectadores mirar a su alrededor durante el viaje. Además, también se crearon mapas planos de todo el cielo.
Para llevar a cabo este proyecto, Schnittman se asoció con el científico de Goddard Brian Powell y utilizaron la supercomputadora Discover en el Centro de Simulación Climática de la NASA. La simulación generó aproximadamente 10 terabytes de datos en tan solo cinco días de ejecución con el 0,3% de los procesadores de Discover. Si se hubiera realizado en una computadora portátil convencional, habría llevado más de una década.
El agujero negro en el que se centraron tiene 4,3 millones de veces la masa de nuestro Sol y se encuentra en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Schnittman explicó: "Si tuvieras la opción, preferirías caer en un agujero negro supermasivo. Los agujeros negros de masa estelar, que contienen hasta 30 veces la masa de nuestro Sol, tienen horizontes de sucesos más pequeños y fuerzas de marea más fuertes, que pueden destrozar los objetos que se acercan antes de que crucen el horizonte".
Qué pasa si caes en un agujero negro
La simulación del horizonte de sucesos abarca unos 25 millones de kilómetros, aproximadamente el 17% de la distancia entre la Tierra y el Sol. Se puede observar una nube plana y arremolinada de gas caliente llamada disco de acreción, así como los anillos de fotones, que son estructuras brillantes formadas a partir de la luz que orbitó el agujero negro una o más veces. Todo esto se completa con un fondo estrellado que se ve desde la Tierra.
A medida que la cámara se acerca al agujero negro a velocidades cercanas a las de la luz, el brillo del disco de acreción y las estrellas del fondo se amplifican, similar a como aumenta el sonido de un automóvil de carreras que se acerca. La luz parece más brillante y blanca cuando se la mira en la dirección del movimiento.
La película comienza con la cámara ubicada a 640 millones de kilómetros de distancia, y rápidamente el agujero negro llena el campo de visión. A medida que la cámara se acerca, el disco del agujero negro, los anillos de fotones y el cielo nocturno se distorsionan y forman múltiples imágenes a medida que su luz atraviesa el espacio-tiempo deformado.
En tiempo real, la cámara tardó unas 3 horas en caer hacia el horizonte de sucesos, ejecutando casi dos órbitas completas de 30 minutos en el camino. Pero para un observador distante, nunca llegaría allí. A medida que el espacio-tiempo se distorsiona más cerca del horizonte, la imagen de la cámara se ralentiza y casi se congela justo debajo de él. Es por esto que los astrónomos solían referirse a los agujeros negros como "estrellas congeladas".
Incluso el propio espacio-tiempo fluye hacia adentro a la velocidad de la luz, el límite máximo de velocidad en el cosmos. Una vez en el interior, tanto la cámara como el espacio-tiempo se precipitan hacia el centro del agujero negro, una singularidad unidimensional donde las leyes de la física dejaron de existir.
Schnittman señaló: "Una vez que la cámara cruce el horizonte, la espaguetificación y su destrucción estarán a solo 12,8 segundos de distancia. Desde allí, habrá solo 128.000 kilómetros hasta la singularidad. Este último tramo del viaje terminará en un abrir y cerrar de ojos".
En un escenario alternativo, la cámara orbita cerca del horizonte de sucesos pero nunca lo cruza y logra escapar a un lugar seguro. Si un astronauta viajara en una nave espacial en este recorrido de ida y vuelta de seis horas, regresaría 36 minutos más joven que sus colegas en la nave madre. Esto se debe a que el tiempo pasa más lentamente cerca de una fuente gravitacional fuerte y cuando se viaja cerca de la velocidad de la luz. "Esta situación podría ser aún más extrema si el agujero negro girara rápidamente, como muestra la película "Interestelar" de 2014, donde el astronauta regresaría muchos años más joven que sus compañeros de misión", sentenció el astrofísico.
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